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Raspberry PiでmicroSDカードの性能測定

Raspberry Piで使えるmicroSDカードを、Raspberry Pi 4のmicroSDカードスロットでの測定と、WindowsでCrystalDiskMarkを使ってベンチマークを測定しました。

手持ちの4枚のmicroSDカードの測定をしましたが、カタログスペック的に性能が低そうなApacerのmicroSD32GBがRaspberry Piでは一番数値が良いという意外な結果になりました。

測定環境

測定対象のmicroSDカードは以下の4種類です。

  • Apacer microSDXC/SDHC UHS-I U1 クラス10 32GB
  • SAMSUNG microSD EVO plus 256GB(2020年Model)
  • Transcend Premium 400x microSD 32GB
  • Kingston Canvas Select Plus microSD 32GB
microSDカード4種類

測定環境は以下のパターンにて測定します。

  • Raspberry Pi 4のmicroSDカードスロット
  • Raspberry Pi OSで「PiBenchmarks」を使用

PiBenchmarksのGitHubのURL

Raspberry Pi 4のmicroSDカードスロット
  • USB microSDカードリーダー(Kingston Mobile Lite Plus microSDリーダー)
  • Windows10で「CrystalDiskMark 8.0.1 x64」を使用

CrystalDiskMarkのダウンロードサイト

Kingston Mobile Lite Plus microSDリーダー

microSDカードの詳細情報

Apacer(アペイサー) microSDXC/SDHC UHS-I U1 クラス10 32GB

製品ページ

仕様
 UHS-I
 UHS Speed: Class 1(U1)
 Speed Class: Class 10
 SPEED
  読み出し:最大45MB/s
  書き込み:最大20MB/s

SAMSUNG microSD EVO plus 256GB(2020年Model)

製品のページ

仕様
 UHS-I
 UHS Speed: Class 3 (U3) (512/256/128GB)
 Speed Class: Class 10
 SPEED
  読み出し:最大100MB/s (512/256/128/64GB)
  書き込み:最大90MB/s (512/256GB)

Transcend Premium 400x microSD 32GB

仕様
 UHS-I
 UHS Speed: Class 1 (U1)
 Speed Class: Class 10
 SPEED
 読み出し:最大90MB/s (45MB/s?)
 書き込み:不明MB/s

Kingston Canvas Select Plus microSD 32GB

製品のページ

仕様
 UHS-I
 UHS Speed: Class 1 (U1)
 Speed Class: Class 10
 SPEED
  読み出し:最大100MB/s
  書き込み:不明MB/s

microSDカードの規格

SDアソシエーションにて、メモリカードに関する規格の策定が行われています。

SD Associationのページ

  1. 記憶容量

 記憶できるメモリー容量を示します。
 32GB64GB256GB2TBなど

  1. カードの規格

 記憶容量に伴う、カード規格になります。
 SD(~2GB以下)、SDHC(~32GB以下)、SDXC(~2TB以下)、SDUC(~128TB以下)と容量によって表示が変わります。

  1. UHS-I/UHS-II/UHS-III/SD Express

 SDバスインタフェース仕様規格で、コネクタ形状も違います。
 UHS-I104MB/sec
 UHS-II312MB/sec
 UHS-III624MB/sec
 SD Express Gen3は985MB/sec
 SD Express Gen4は1970MB/sec
 SD Express Gen4x2は3940MB/sec
 となっています。

  1. スピードクラス

 最低転送速度を保証する規格です。
 「Cの中に10」と書いてある場合、「Class 10」を意味して最低でも10MB/sの転送速度を保証します。

  1. UHSスピードクラス

 最低保証転送速度を表します。 「U1」は10MB/s、「U3」は30MB/s
 ロゴの見た目は、Uの中に数字の1が入ったマークになります。

  1. ビデオスピードクラス

 最低転送保証する規格で、4Kや8Kなどの高画質な動画を撮影する機器向けに制定された規格です。
 「V」の横の数字が速さを表しており、「V30」なら最低保証速度が30MB/sであることを示します。
 目安として、最低フルHDビデオなら「V10」4Kビデオなら「V30」8Kビデオなら「V60」以上のものを選びます。

  1. アプリケーションパフォーマンスクラス

 スマホなどでSDカードにインストールされたアプリケーションの実行やデータ保存を快適に行う規格です。
 「A1」「A2」とあらわされて、詳細は下記のようになります。
 「A1」は最低保証速度が10MB/s、ランダムアクセスRead 1500(IOPS)/Write 500(IOPS)
 「A2」は最低保証速度が10MB/s、ランダムアクセスRead 4000(IOPS)/Write 1500(IOPS)
 IOPSはInput Output Per Secondの略で、一秒間に何回読み込みができるか、書き込みができるかを表します。

ベンチマーク結果

CrystalDiskMarkの測定結果

Windows10で「CrystalDiskMark 8.0.1 x64」を使用して測定した結果です。

各メディアはFAT32でのフォーマットでの測定結果になります。

Apacer(アペイサー) microSDXC/SDHC UHS-I U1 クラス10 32GB

Apacer microSD 32GB

SAMSUNG microSD EVO plus 256GB(2020年Model)

SAMSUNG microSD 256GB

Transcend Premium 400x microSD 32GB

Transcend microSD 32GB

Kingston Canvas Select Plus microSD 32GB

Kingston microSD 32GB

シーケンシャルReadは各メディアそこまで差がなく、ランダムReadとランダムWriteに差が出ています。

PiBenchmarksの測定結果

PiBenchmarksは、Raspberry Pi用のストレージベンチマークソフトで、スコアで結果が表示されるため分かりやすいベンチマークになっています。

測定の仕方

測定するメディアが、起動メディアの場合

$ sudo curl https://raw.githubusercontent.com/TheRemote/PiBenchmarks/master/Storage.sh | sudo bash

測定メディアを指定する場合

$ wget https://raw.githubusercontent.com/TheRemote/PiBenchmarks/master/Storage.sh
$ chmod +x Storage.sh
$ sudo ./Storage.sh /メディアのパス名

Apacer(アペイサー) microSDXC/SDHC UHS-I U1 クラス10 32GB

次の3つの規格で、アプリケーションスピードクラスが2で、ビデオスピードクラス30、UHSスピードクラスが3他のメディアよりパラメーターが高い結果になりました。メーカーのスペックには載っていない結果のため意外な結果になりました。

MicroSD information: Clock Speed: 50.0 - Manufacturer: 0x0000ad - Model: USD00 - Vendor: LS - Product: SD - HW Version: 0x1 - FW Version: 0x0 - Date Manufactured: 11/2020
Class: A2 Class 10 V30 U3
Apacer microSD 32GB

SAMSUNG microSD EVO plus 256GB(2020年Model)

次の1つの規格で、UHSスピードクラスが3で高い結果になりました。こちらは、スペック情報にも載っているため正しい結果です。

MicroSD information: Clock Speed: 50.0 - Manufacturer: Samsung - Model: EE4S5 - Vendor: SM - Product: SD - HW Version: 0x3 - FW Version: 0x0 - Date Manufactured: 03/2021
Class: A1 Class 10 V10 U3
Samsung microSD 256GB

Transcend Premium 400x microSD 32GB

MicroSD information: Clock Speed: 50.0 - Manufacturer: Transcend - Model: USDU1 - Vendor: J` - Product: SD - HW Version: 0x2 - FW Version: 0x0 - Date Manufactured: 07/2016
Class: Class 10 U1
Transcend microSD 32GB

Kingston Canvas Select Plus microSD 32GB

MicroSD information: Clock Speed: 50.0 - Manufacturer: Texas Instruments - Model: SD32G - Vendor: TI - Product: SD - HW Version: 0x6 - FW Version: 0x1 - Date Manufactured: 03/2021
Class: A1 Class 10 V10 U1
Kingston microSD 32GB
Category Test Apacer Samsung Transcend Kingston
HDParm Disk Read(MB/s) 41.49 42.96 41.32 38.24
HDParm Cache Disk Read(MB/s) 41.81 43.32 31.52 38.63
DD Disk Write(MB/s) 27.6 32.9 16.1 15.4
FIO 4k random read(IOPS) 4322 3730 2367 2096
4k random read(KB/s) 17289 14921 9468 8384
FIO 4k random write(IOPS) 1501 641 373 590
4k random write(KB/s) 6004 2564 1494 2362
IOZone 4k read(KB/s) 13248 11278 7089 7778
IOZone 4k write(KB/s) 4957 2577 1254 2001
IOZone 4k random read(KB/s) 11050 9528 6921 5656
IOZone 4k random write(KB/s) 4710 2666 1103 2143
Score 1700 1336 767 838

シーケンシャルアクセスはSamsungのmicroSDカードが早くて、ランダムアクセスはApacerのメディアが早い結果になりました。

そのため、総合的にはApacerのメディアが一番Scoreが良い結果になりました。

Raspberry Pi 4の電源ONからデスクトップ画面表示時間

各microSDカードに、Raspberry Pi OSをインストールして、Raspberry Pi 4の電源ONからデスクトップ画面が表示されるまでの時間を計測しました。

メーカーApacerSumsungTranscendKingston
1回目28.1230.2029.9729.73
2回目28.5030.2030.5329.75
3回目29.2129.8330.2030.20
4回目29.0829.7329.7630.20
平均28.7329.9930.1229.97
起動までの時間(秒)

ApacerのmicroSDの起動時間がランダムアクセス性能が効いているのか、一番早い結果になりました。

まとめ

Sumsungのメディアがカタログスペック上は一番性能が高かったので、一番良い結果が出ると思いましたが、カタログスペック的に性能が低い、ApacerのmicroSDカードが総合的に一番良い結果になりました。

OSの起動時間に影響がありそうなのは、各社シーケンシャルリードはそこまで差がないため、ランダムアクセス性能が高い方が早くなることが分かりました。

少しでも、快適にRaspberry Piを動かすには、ランダムアクセス性能の高いmicroSDカードを選ぶようにすると良いと思います。
目安として使えるのは、アプリケーションスピードクラスの「A3」の物を選ぶと良いと思います。

とは言っても、結局は安いメディアを選んでしまいますが。。。

以上、「Raspberry PiでmicroSDカードの性能測定」の内容でした。

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